砂土地震液化总结
地震导致的区域性沙土液化问题
地震导致的区域性沙土液化问题粒间无内聚力的松散砂体，主要靠粒间摩擦力维持本身的稳定性和承受外力。
当受到振动时，粒间剪力使砂粒间产生滑移，改变排列状态。
如果砂土原处于非紧密排列状态，就会有变为紧密排列状态的趋势，如果砂的孔隙是饱水的，要变密实效需要从孔隙中徘出一部分水，如砂粒很细则整个砂体渗透性不良，瞬时振动变形需要从孔隙中排除的水来不及排出于砂体之外，结果必然使砂体中空隙水压力上升，砂粒之间的有效正应力就随之而降低，当空隙水压力上升到使砂粒间有效正应力降为零时，砂粒就会悬浮于水中，砂土体也就完全丧失了强度和承载能力，这就是砂土液化。
砂土液化引起的破坏主要有以下四种：(1)涌砂；(2)地基失效；(3)滑塌；(4)地面沉降及地面塌陷。
1.地震时砂土液化机制砂土受振动时，每个颗粒都受到其值等于振动加速度与颗粒质量乘积的惯性力的反复作用。
由于颗粒间没有内聚力或内聚力很小，在惯性力周期性反复作用下，各颗粒就都处于运动状态，它们之间必然产生相互错动并调整其相互位置，以便降低其总势能最终达到最稳定状态。
如振动前砂体处于紧密排列状态，经震动后砂粒的排列和砂体的孔限度不会有很大变化，如振动前砂土处于疏松排列状态，则每个颗粒都具有比紧密排列高得多的势能，在振动加速度的反复荷载作用下，必然逐步加密，以期最终成为最稳定的紧密状态。
如果砂土位于地下水位以上的包气带中，由于空气可压缩又易于排出，通过气体的迅速排出立即可以完成这种调整与变密过程，此时只有砂土体积缩小而出现的“覆陷”现象，不会液化。
如果砂土位于地下水位以下的饱水带，情况就完全不同，此时要变密就必须排水。
地层的振动频率大约为1-2周／秒，在这种急速变化的周期性荷载作用下，伴随每一次振动周期产生的孔隙度瞬时减小都要求排挤出一些水，如砂的渗透性不良，排水不通畅，则前一周期的排水尚未完成，下一周期的孔隙度再减小又产生了。
应排除的水不能排出，而水又是不可压缩的，所以孔隙水必然承受由孔隙度减小而产生的挤压力，于是就产生了剩余孔隙水压力或超孔隙水压力。
地震作用下土的液化评述分解
地震力作用下影响饱和砂土液化的因素
• 颗粒特征: 反映土的颗粒特征的物理指标, 我们主要采用 平均粒径d50 , 不均匀系数Cμ ,以及粘粒含量Mc。 实验室 的研究和现场观察证明: 平均粒径越大, 不均匀系数越高, 粘粒含量增加, 土的抗液化能力越高。 • 土的密度特征: 一般用相对密度来衡量. 对同一种砂土而 言, 相对密度越低, 越易液化; 反之, 越不易液化. 松砂 在振动中, 体积易于压缩( 剪缩) , 孔隙水压力上升快, 故较密砂易液化。 • 土的起始应力条件: 土的起始应力条件显著地影响着土的 抗液化能力. 在侧限实验条件下, 应力状态常用覆盖有效 压力σ 表示。σ 越大, 土的抗液化能力越强。 • 地震情况: 主要指地震的振幅、频率、持续时间等. 实验 表明, 振幅越大、频率越高、持续时间越长,砂土越易液 化。
地震作用下土的液化评述
液化---饱和松散的砂 ( 粉) 土在地震、动 荷载作用下，受到强 烈振动而丧失抗剪强 度，使砂粒处于悬浮 状态，致使地基失效 的作用或现象。
历史上的几次大地震留给我们的记忆是悲惨的。在地 震发生过程中土壤液化造成了触目惊心的灾害:1976年唐 山地震引起陡河、滦河、蓟运河、海河故道及月牙河等河 岸滑移、地裂、喷砂, 造成唐山胜利桥、越河桥、汉沽桥 等公路和铁路桥长度缩短、桥台倾斜、桥墩折断落梁、河 道变窄, 天津毛巾厂、天津钢厂等单位数十栋房屋被拉断、 倒塌或开裂; 1995年的神户大地震, 由于液化导致了城市 道路坍塌, 河、海岸岸坡滑移, 房屋倾倒, 神户港的许多 重力式码头和邻近的人工岛挡土墙遭到了严重的破坏。 1999年的土耳其地震中, Adapazari市的地面遭到严重的 破坏, 四个中心市区超过1200幢建筑倒塌或是严重破坏, 数百栋结构物翘起或是陷入地下, 其部分归因于土壤液化。 这些由于液化造成的灾害促使人们去研究土壤的液化问题。
地震砂土液化的判定方法
地震砂土液化的判定方法
1. 观察地表啊！你想想，如果地震后地面突然像变成了一锅粥一样，砂土和水混在一起，到处流淌，那不是砂土液化了还能是什么呀！就好比做蛋糕时，面糊稀了到处淌一样。
比如那次我们在海边看到的场景，地面就是这种情况啊！
2. 看看建筑物的沉降情况呀！要是房子莫名其妙地往下陷，出现倾斜或不均匀沉降，那很有可能是砂土液化在捣鬼呢！这就像人站不稳要摔倒一样明显嘛！我记得隔壁小区那次地震后就有几栋楼出现了这样的情况。
3. 注意地下水位的变化嘛！要是地震后地下水位突然上升很多，变得异常，那可要小心砂土液化哦！这就如同河水突然涨起来一样惊人。
我们村那次地震后就出现了这种情况呢！
4. 听听有没有异常的声响呀！如果有那种咕噜咕噜像冒泡一样的声音从地下传来，很可能就是砂土液化的信号啦！就好像开水烧开了咕嘟咕嘟响一样。
上次在工地就听到了类似的声音。
5. 检查一下基础设施嘛！比如地下管道啊，如果它们扭曲变形甚至破裂了，那极有可能是砂土液化导致的呀！这不就和我们玩的橡皮泥被揉变形了一个道理嘛！记得有个地方地震后水管就是这样破的。
6. 多留意地面有没有喷砂冒水的现象呀！要是突然有砂和水从地下喷出来，那肯定是砂土液化在搞鬼啦！就好像火山喷发一样让人惊讶。
那次地震后在公园里就看到了这样让人震惊的场面。
总之，通过这些方法去判断砂土液化准没错！要仔细观察、用心留意呀！。
砂土液化(1)
三大岩石：岩浆岩，沉积岩，变质岩。
坡流：在降雨或融雪时，地表水一部分份渗入地下，其余的沿坡面向下运动。
这种暂时性的无固定流槽的陆地薄层状，网状细流称为片流。
片流对坡面产生剥皮式的破坏作用，使高处被削低，称为洗刷作用。
洪流：坡流逐渐集中汇成几段较大的流线水状，再向下形成快速奔腾的洪流。
洪流猛烈冲刷沟底，沟壑的岩石并使其遭受破坏，称为冲刷作用。
滑坡：斜坡上大量的岩土体，在一定的自然条件（地质结构，岩性和水文地质条件等）及其重力的作用下，使部分岩体失去稳定性，沿斜坡内部一个或几个滑动面带整体地向下滑动，且水平位移大于垂直位移的现象。
工程地质测绘方法：路线穿越法，界限追索法，布点法。
砂土液化：饱和砂土在地震，动力荷载或其他外力作用下，受到强烈振动而丧失抗剪强度，使砂粒处于悬浮状态，致使地基失效的作用或现象称为砂土液化或振动液化。
影响砂土液化的因素：1土的类型及性质（粒度，密实度，成因及年代）2饱和沙土的埋藏分布条件3地震活动的强度及历时。
砂土液化的危害：地面下沉，地表塌陷，地基土承载力丧失，地面流滑。
土的组成及结构与构造：土由三相组成：固相——矿物颗粒和有机质；液相——水；气象——空气。
矿物颗粒和有机质构成土的骨架，也是土中最主要的物质成分，空气和水则填充骨架间的孔隙。
土的矿物成分：原生矿物，次生矿物（a蒙脱石b伊利石c高岭石），有机质。
土中的水：在不同作用力下处于不同的状态，可呈液相，气相或固相。
土中液态水分为结合水和自由水两大类。
结合水分为强结合水（吸着水）和弱结合水（薄膜水）。
自由水分为重力水和毛细水。
地震震级是表示地震本身大小的尺度，是由地震所释放出来的能量大小所决定的。
地震烈度是指某一地区地面和各种建筑物遭受地震影响的强烈程度。
岩体的影响因素：主要有岩石的矿物成分，结构，构造及成因，水的作用和风化作用等。
外力地质作用：主要由太阳辐射热引起，并主要发生在地壳的表层。
主要包括风化地质作用，陆地流水地质作用（片流，洪流，河流），湖泊与海洋地质作用，风的地质作用，冰川地质作用和成岩地质作用。
地震作用下土的液化评述
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试验和计算都证明, 在有建筑物的情况下, 由于基础 附加应力的作用, 其液化势的分布, 与一维水平层的自由 场情况是不同的。直接位于基础下的土, 由于附加应力的 抑制而较难液化; 位于基础外侧的浅层土最易液化。以同 一标高的不同水平位置相比, 液化难易程度的次序是, 基 础外侧最先液化, 自由场次之, 基础下最晚。据陈克景、 刘忠珊的研究, 在达到极限平衡状态时, 基础下土的孔压 比最大值一般在0.5以下, 基础两侧为0.8-1.0,自由场不 大于0.8。因此,液化地基的破坏是由于基础外侧土首先软 化和液化, 中间土失去侧向支承力的结果。具体地说,基 础两侧土软化后, 土中附加应力重分布, 基础下的土应力 增加; 两侧土液化后附加应力完全集中在基础下的土上, 基础下的土自身软化, 又失去两则土的支承. 导致失稳和 大量沉陷。
地震力作用下影响饱和砂土液化的因素
• 颗粒特征: 反映土的颗粒特征的物理指标, 我们主要采用 平均粒径d50 , 不均匀系数Cμ ,以及粘粒含量Mc。 实验室 的研究和现场观察证明: 平均粒径越大, 不均匀系数越高, 粘粒含量增加, 土的抗液化能力越高。 • 土的密度特征: 一般用相对密度来衡量. 对同一种砂土而 言, 相对密度越低, 越易液化; 反之, 越不易液化. 松砂 在振动中, 体积易于压缩( 剪缩) , 孔隙水压力上升快, 故较密砂易液化。 • 土的起始应力条件: 土的起始应力条件显著地影响着土的 抗液化能力. 在侧限实验条件下, 应力状态常用覆盖有效 压力σ 表示。σ 越大, 土的抗液化能力越强。 • 地震情况: 主要指地震的振幅、频率、持续时间等. 实验 表明, 振幅越大、频率越高、持续时间越长,砂土越易液 化。
以上论述可以得到以下几点重要结论; (1) 在最大孔压比达到液化之前, 地基即已产生可观的沉 陷, 故孔压比不宜大于0.6-0.7 ; (2) 基础外侧比自由场更易液化; (3) 宽度大的基础有利于抗震; (4) 地震时可液化的土不应直接作为基础的持力层。
砂土完全液化的 土压力-解释说明
砂土完全液化的土压力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:砂土完全液化是指在地震等外力作用下，砂土颗粒之间失去接触并形成液态状态的过程。
在地震发生时，地面会发生剧烈震动，使土层受到振动，而砂土的颗粒则会失去相互间的摩擦力，导致土体呈现液态的状态。
这种现象在地震工程中具有重要的意义，因为它可能导致建筑物、桥梁等地下结构受到严重破坏。
本文将探讨砂土完全液化的定义、影响砂土液化的因素以及土压力对砂土液化的影响。
通过对这些问题的研究，可以更好地理解砂土液化的机理和特点，为地震灾害防治提供科学依据和技术支持。
json{"1.2 文章结构": {"本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对砂土完全液化的现象进行简要介绍，并阐述本文的研究目的。
在正文部分，将分别介绍砂土完全液化的定义、影响砂土液化的因素以及土压力对砂土液化的影响。
最后，在结论部分，对全文进行总结并展望可能的应用方向。
通过这样的结构，读者可以清晰地了解砂土液化现象及其相关影响因素，为工程实践提供参考。
"}}1.3 目的:本文旨在探讨砂土完全液化现象中土压力的重要性及影响。
通过对砂土完全液化的定义和影响因素的分析，我们将重点关注土压力在砂土液化中的作用。
我们希望通过本文的研究，能够更深入地了解土压力对砂土液化现象的影响机制，为工程实践中的地基设计和工程施工提供参考依据。
我们也希望通过本文的讨论，引起更多对砂土液化及土压力问题的关注，促进相关领域的研究和发展。
2.正文2.1 砂土完全液化的定义砂土完全液化是指在地震或其他外界振动作用下，土层中的孔隙水被挤压出土层，致使土体内部孔隙率急剧增大，使土体失去了支撑力和抗剪强度，导致土体表现出类似液体的状态。
砂土完全液化是一种严重的地震灾害，常常会导致建筑物倾覆、桥梁坍塌等严重后果。
在砂土完全液化的情况下，土层表现出类似液态的行为，砂土颗粒之间的相互作用力被降低到最小，土体失去了稳定性和结构强度，因此很容易发生地基沉降、土体流失等问题。
砂土地震液化的影响因素及防治措施分析
打入钢管时的振动及钢管的挤土作用已使砂土被挤密，在夯实填入粗粒
料的同时，又在桩径方向扩张，使周围的松砂进一步被挤密
爆炸振密法：利用爆炸时的冲击力使地基土的原有结构被破坏(产生液化)。
振冲置换法：在地基砂土中插人棒状的振冲器，同时开动水泵,使喷嘴 喷出高压水流，在振动水冲的联合作用下，振冲器很快即可沉到预定深 度。清孔后从孔口逐段填粗粒填料，每段填料均用振冲器振挤密实，达 到要求的密实度后，施工下一填料段，直至地表
相对密度值 62.5% 66% 66.5%
结果 砂土一般不液化 砂土一般不液化 砂土一般不液化
例如在1964年日本新泻市大地震时，相对密度为50%左右的地方，砂土广泛 发生液化，但在相对密度大约超过70%的区域就没有发生液化。初始孔隙比 与相对密度对液化的影响趋势是相同的。
自由场地 现存结构
自由场地
动荷条件属于外在因素， 主要包含震动强度和持
续时间。
埋藏条件从广义上分为 物理条件和化学条件
砂土的粒径，相对密度 或初始孔隙比
动荷条件
震动强度以地面加速度来衡量,震动强度 大,地震地面加速度就大,相同条件下的饱和砂 土层就容易被液化。
震动持续时间长,往往意味往复加荷次数 多,反之则少,因此地震持续时间越长,砂土越 可能液化。
力愈大，砂土液化的难度愈大。例如在在日本新泻地震时，在一个有三米厚填土
的区域，经过地震之后，砂土层保持稳定。但在该区域以外砂土却广泛液化。在
海城地震（1975）也出现了类似的现象。
地下水的埋深和上层排水关系 埋藏条件
砂土液化必然离不开水，地下水的埋深和上层排水条件直接影响砂层液化的 产生和发展，地下水是砂土饱和的必要条件。
例如在2008年四川汶川地震中，根据中国地震局台网中心公布的 汶川 8.0 级地震地表峰值加速度分布图。
简述地震砂土液化机理
简述地震砂土液化机理
地震砂土液化是一种地震作用下特殊的土体行为现象。
当地震波通过饱和或过饱和的细颗粒土层时，土体内部的孔隙水压力会上升，导致土体失去抗剪强度，产生流动性，即液化。
地震砂土液化机理主要包括以下几个方面：
1.孔隙水压力上升：地震波传播过程中，地震波的振动作用会引起土体颗粒之间的重新排列，使得土体密实度下降，孔隙水被挤出。
这些孔隙水排不出土体，反而积聚于颗粒间隙中，导致孔隙水压力上升。
2.孔隙水压力的传递：孔隙水在土体中的传递非常快速，由于孔隙水的压力传递速度远快于振动波的传递速度，当地震波作用于土体时，孔隙水压力能够比土体颗粒重新排列前更快地达到平衡状态。
孔隙水压力的快速传递导致土体整体上失去了抗剪强度。
3.颗粒离散化：由于孔隙水压力上升和颗粒的重新排列，土体颗粒之间的接触变得不紧密，颗粒开始发生离散化。
颗粒离散化使土体整体的抗剪强度降低，形成一种流动性态。
4.结构失稳：地震作用下，土体颗粒重新排列，在孔隙水的充分液化条件下，土体结构发生失稳。
这种失稳会导致土体塌陷、流动和沉降等现象。
总之，地震砂土液化机理是孔隙水压力的上升、传递和土体颗粒的离散化引起的土体失去抗剪强度和结构失稳的过程。
了解地震砂土液化机理对于地震工程中的土体液化风险评估和防治措施的制定具有重要
意义。
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砂土地震液化总结
砂土液化是指饱和砂土在地震，动荷载或其他外动力作用下，砂土受到强烈振动后，致使土体丧失强度，土粒处于悬浮状态，造成地基失效的作用或现象。
砂土液化可能引起的工程地质问题有涌砂、地基失效、滑塌、地面沉降及地面塌陷等。
一、砂土地震液化机制
1.砂土液化的机理
饱和砂土在地震力作用下有颗粒移动和变密的趋势，对应力的承受由砂土土体骨架转向水，由于砂土渗透性不良，孔隙水压力逐渐累积，有效应力下降，当孔隙水压力累计至总应力时，有效应力为零，土颗粒在水中处于悬浮状态。
2.砂土液化的影响因素
影响砂土地震液化的因素包括内因饱和砂土和外因地震作用两方面。
其中饱和砂土包括土体类型和性质以及饱和砂层的埋藏条件。
地震作用指地震强度和地震持续时间。
（1）土体类型和性质以以砂土的相对密度Dr以及砂土粒径和级配表征砂土液化条件。
（如表1所示）
表1 影响砂土地震液化的因素之土体条件
因素指标对液化的影响
颗粒特性
粒径平均粒径d50细颗粒较容易液化，平均粒径在0.1mm
左右的粉细砂抗液化性最差
级配不均匀系数C u C u越小，抗液化性越差，黏性土含量愈
高，愈不容易液化
形状圆粒形砂比棱角形砂容易液化
密度相对密实度D r密度愈高，液化可能性愈小
渗透性渗透系数K 渗透性低的砂土易液化
结构性颗粒排
列胶结
程度均
匀性
原状土比结构破坏土不易液化，老砂层比
新砂层不易液化
压密状态超固结比OCR 超压密砂土比正常压砂土不易液化（2）饱和砂层的埋藏条件包括地下水埋深，砂土层上的非液化黏土层厚度。
表2 影响砂土地震液化的因素之埋藏条件
因素指标对液化的影响
上覆土层上覆土层有效压力上覆土层愈厚，土的上覆
土层有效压力愈大，愈不
容易液化
静止土压力系数k0
排水条件孔隙水向外排出的
渗透路径长度
液化砂层的厚度
排水条件良好有利于孔
隙水压力的消散，能减小
液化的可能性
边界土层的渗透性
地震历史
遭受过历史地震的砂土
比未遭受地震的砂土不
易液化，但曾发生过液化
又重新被压密的砂土却
易重新液化
（3）地震强度指实测地震时最大地面加速度，计算在地下某一深度由处于地震而产生的实际剪切力，再用以判定该深度处的砂层能否液化。
（4）地震持续时间指地震持续时间越长，其产生的等效剪应力循环次数N越多。
表3 影响砂土地震液化的因素之动荷条件
因素指标对液化的影响
地震烈度震动强
度
地面加速度地震烈度高，地面加速度大，越容易液化
持续时
间
等效循环次数
N
震动时间愈长，或震动次数愈多，越容易
液化
二、砂土地震液化的判别
从工程的抗震设计要求考虑，首先要估计液化的可能性、范围和后果，其次制定预防或减轻砂土地震液化的措施。
1.砂土地震液化的初步判别（初判）
（1）6度时，饱和砂土不进行液化判别。
（2）饱和砂土其地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前是，7、8度时可判为不液化。
（3）浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，不考虑液化影响。
d u>d0+d b-2
d w>d0+d b-3
D u+d w>1.5d0+d b-4.5
式中：
d w—地下水位深度(m)
d u—上覆盖层非液化土层厚度(m)（计算时将淤泥和淤泥质土层扣除）
d b—基础埋深(m)不超过2m应采用2m计算。
d0—液化土特征深度（对应地震烈度7度、8度、9度时分别取7m、8m和9m）。
2.砂土地震液化的进一步判别（复判）
当饱和砂土认为需进一步进行液化判别时，应采用标准贯入试验法判别地面下20m范围内土的液化，当饱和砂土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土。
在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值计算如下式：
/3
N cr=N0β[ln(0.6ds+1.5)-0.1d w]c P
式中：
N cr—液化判别标准贯入锤击数临界值
N0—液化判别标准贯入锤击数基准值7、10、12、16和19分别对应于设计基本地震加速度(g)0.10、0.15、0.20、0.30、0.40
d s—饱和土标准贯入点深度(m)
d w—地下水位深度(m)
P c—黏性含量百分率，当小于3或为砂土时应采用3
β—调整系数，设计地震第一组、第二组、第三组分别取0.80、0.95和1.05 3.液化指数和液化等级
对存在液化砂土层地基，探明各液化土层的深度和厚度，并计算各个钻孔的液化指数，综合划分地基的液化等级。
I LE =∑=-
n
1)1(i cri
i
N N d i w i I IE —液化指数
n —判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点总数
N i 、Ncri —分别为i 点标准贯入锤击数实测值和临界值、当实测值大于临界值时应取临界值的数值
d i —i 所代表的土层厚度(m)
w i —i 点土层考虑单位土层厚度的层位影响权函数值（单位m -1），该层中点深度不大于5m 时应采用10，等于20m 时取0，5—20m 时应按线性内插法取值。
表4 液化等级与液化指数的对应关系
液化等级 轻微 中等 严重 液化指数
0<I IE <6
6<I IE <18
I IE >18
三、砂土地震液化的防护措施
表5 抗液化措施（GB5001—2010）
建筑抗震设防类别 地震的液化等级
轻微
中等
严重
乙类
部分消除液化沉陷或对基础和上部结构处理。
全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷对基础和上部结构处理。
全部消除液化沉降。
丙类 基础和上部结构处理。
亦可不采取措施
基础和上部结构处理或更高要求措施。
全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷对基础和上部结构处理。
丁类 可不采取措施 可不采取措施 基础和上部结构处理或其他经济的措施
注：甲类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，但不宜低于乙类的相应要求。
1.选择建筑场地
强震区建筑物应尽量避开液化土层分布地段，一般应在地形平坦、液化层及地下水埋深大，上覆非液化层较厚的地段作为建筑场地。
2.地基处理
（1）.采用加密法（如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等）加固，处理至液化深度下界，且对基础边缘以外的处理宽度按规范要求实施。
（2）采用非液化土替换全部液化土层，或增加上覆非液化土层厚度。
3.基础和上部结构处
（1）选择合适的基础埋深。
（2）调整基础底面积，减小基础偏心。
（3）加强基础刚度和整体性，如箱基、筏基、加设基础圈梁。
（4）减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。